JP5582508B2 - Data transmitting apparatus, data receiving apparatus, data transmitting method, and data receiving method - Google Patents

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Description

本発明は、可聴周波数帯域でデータを伝達するための技術に関し、より詳しくは、オーディオ信号に伝達しようとするデータを追加入力した上で可聴周波数帯域で送出することによって、可聴周波数帯域で音響通信を具現するための可聴周波数帯域でのデータ送受信システム及び方法に関する。   The present invention relates to a technique for transmitting data in an audible frequency band. More specifically, the present invention relates to acoustic communication in an audible frequency band by additionally inputting data to be transmitted to an audio signal and transmitting the data in the audible frequency band. The present invention relates to a data transmission / reception system and method in an audible frequency band.

オーディオ信号の伝送方式においては、アナログオーディオ信号により赤外線を周波数変調して伝送信号を生成し、空間的に伝送するアナログ式のオーディオ信号伝送方式が利用されている。このようなアナログ式オーディオ信号伝送方式は、例えばCDプレーヤーとスピーカーとの間のオーディオ信号伝送に利用される。   As an audio signal transmission method, an analog audio signal transmission method is used in which infrared signals are frequency-modulated with an analog audio signal to generate a transmission signal and transmitted spatially. Such an analog audio signal transmission system is used, for example, for audio signal transmission between a CD player and a speaker.

しかし、アナログ式のオーディオ信号伝送方式は、赤外線をアナログオーディオ信号に周波数変調するため、伝送中に音質が劣化しやすい問題がある。   However, the analog audio signal transmission method has a problem that the sound quality is likely to deteriorate during transmission because the frequency of infrared light is modulated into an analog audio signal.

また、アナログ式のオーディオ信号伝送方式は、アナログ形式のオーディオ信号とオーディオ機器との間で音質調節などを行うためのデジタル形式の制御信号を同じ伝送信号に含めることが難しいため、制御信号をオーディオ信号とは別個に伝送する必要がある。   In addition, the analog audio signal transmission method is difficult to include in the same transmission signal a digital control signal for adjusting the sound quality between the analog audio signal and the audio device. It must be transmitted separately from the signal.

そのため、上記の問題点に因り伝送路での音質劣化が少ないデジタル形式のオーディオ信号を光伝送できるオーディオ信号伝送装置が開発されており、オーディオ信号の音質劣化などの解決方案などのように、オーディオ信号自体を効率的に伝送するための研究が活発に進められている。   For this reason, audio signal transmission devices that can optically transmit digital audio signals with little deterioration in sound quality on the transmission path due to the above problems have been developed. Research is being actively conducted to efficiently transmit the signal itself.

一方、オーディオ信号に特定のデータを挿入して受信側に伝達するための方案についても研究が進められているが、オーディオ信号にデータを挿入することによってオーディオ信号が歪曲される問題や、オーディオ信号にデータを効率的に挿入しこれを受信側で検出する作業の容易性の問題など多くの障害要素が散在していることから、実質的に可聴周波数帯域での音響通信を具現するには限界があった。従って、このような限界を克服するための方案が求められている。   On the other hand, research is also underway on a method for inserting specific data into an audio signal and transmitting it to the receiving side. However, there is a problem that the audio signal is distorted by inserting data into the audio signal, Since there are many disturbing elements such as the problem of ease of work of inserting data efficiently and detecting it on the receiving side, it is limited to practically implement acoustic communication in the audible frequency band. was there. Therefore, there is a need for a method for overcoming such limitations.

従って、本発明は、上記の問題点を解決するために創出されたもので、その目的は、オーディオ信号に伝達しようとするデータを追加入力した上で可聴周波数帯域で送出することによって、可聴周波数帯域で音響通信を具現するための可聴周波数帯域でのデータ送受信システム及び方法を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been created to solve the above-described problems, and its purpose is to additionally input data to be transmitted to an audio signal and transmit it in an audible frequency band. An object of the present invention is to provide a data transmission / reception system and method in an audible frequency band for implementing acoustic communication in a band.

また、本発明の他の目的は、オーディオ信号の歪曲を最小化して、可聴周波数帯域でデータの送受信をなす音響通信を人間には認知不可能にするための可聴周波数帯域でのデータ送受信システム及び方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a data transmission / reception system in an audible frequency band for minimizing the distortion of an audio signal so that humans cannot perceive acoustic communication for transmitting and receiving data in the audible frequency band. It is to provide a method.

そして、本発明のもう一つの目的は、可聴周波数帯域ということを勘案してオーディオ信号に音響通信対象のデータを効率的に入力し、受信側でデータを含むオーディオ信号から容易にデータを検出できるようにするための可聴周波数帯域でのデータ送受信システム及び方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to efficiently input data for audio communication into an audio signal in consideration of an audible frequency band, and easily detect data from an audio signal including data on the receiving side. An object of the present invention is to provide a data transmission / reception system and method in an audible frequency band.

上記目的を達成するための本発明の一実施例による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムは、オーディオ信号に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力部、上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で出力するための送信部、及び上記データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行し、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するための受信部を含む。   In order to achieve the above object, a data transmission / reception system in an audio frequency band according to an embodiment of the present invention includes a data input unit for inputting audio communication target data into an audio signal, and an audio signal including the data as an audio frequency. A transmission unit for outputting in a band, and a reception unit for receiving an audio signal including the data and performing synchronization through matched filtering, and extracting the data according to preset data extraction processing .

また、上記送信部は、通信網に基づいて上記データを含むオーディオ信号の提供を受け上記受信部に送出するか、上記データを含むオーディオ信号の提供を保存媒体を介して受け上記受信部に送出するのが望ましい。   The transmission unit receives an audio signal including the data based on a communication network and transmits the audio signal to the reception unit, or receives an audio signal including the data via a storage medium and transmits the audio signal to the reception unit. It is desirable to do.

上記目的を達成するための本発明の一実施例による音響通信対象のデータ入力装置は、オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部、上記周波数軸信号を基に音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定した後、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形部、及び上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部を含む。   In order to achieve the above object, a data input device for acoustic communication according to an embodiment of the present invention includes a frequency axis converter for converting a time axis signal for an audio signal into a frequency axis signal, based on the frequency axis signal. After selecting a frequency band for inputting data to be acoustically communicated, a frequency transforming unit for transforming a target frequency corresponding to the frequency band for inputting the data according to the format of the data, and the deformation A time axis inverse conversion unit for inversely converting the subsequent frequency axis signal into a corresponding time axis signal to form an audio signal including the data is included.

上記音響通信対象のデータ入力装置は、上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で出力するための送信部を更に含むのが望ましい。   The data input device to be acoustically communicated preferably further includes a transmitter for outputting an audio signal including the data in an audible frequency band.

上記周波数変形部は、上記データの形式に応じて上記対象周波数の変換係数大きさ及び位相に相応する値を再入力して上記データの入力を実行するのが望ましい。   It is preferable that the frequency transformation unit re-inputs values corresponding to the transform coefficient magnitude and phase of the target frequency according to the data format, and executes the data input.

上記周波数変形部は、上記変形前の上記対象周波数の電力大きさで形成される周波数信号境界を基準に上記対象周波数の変換係数大きさを再調節して上記オーディオ信号の歪曲を予定されたレベル以下に維持するのが望ましい。   The frequency transformation unit may readjust the level of the audio signal by adjusting the magnitude of the transform coefficient of the target frequency based on the frequency signal boundary formed by the power magnitude of the target frequency before the transformation. It is desirable to maintain the following.

上記周波数変形部は、上記対象周波数の変換係数大きさを、人間の心理音響モデルに基づいて既保存されたマスキング閾値(Masking Threshold)を限界として再調節するのが望ましい。   It is preferable that the frequency transformation unit readjust the conversion coefficient magnitude of the target frequency based on a human psychoacoustic model with a masking threshold already stored as a limit.

上記周波数変形部は、上記データに対する検出に備えて同期化用データを更に入力するのが望ましい。   It is desirable that the frequency transformation unit further inputs synchronization data in preparation for detection of the data.

上記周波数軸変換部は、上記変形前の時間軸信号のうち第1区間を上記変形前の周波数軸信号に変換した後、上記第1区間と予定されたレベルで重なる第2区間を上記変形前の周波数軸信号に順次変換し、上記第2区間と予定されたレベルで重なる第N区間を上記変形前の周波数軸信号に順次変換するのが望ましい。   The frequency axis conversion unit converts the first section of the time axis signal before the deformation into the frequency axis signal before the deformation, and then converts the second section overlapping with the first section at a predetermined level before the deformation. It is preferable to sequentially convert the frequency domain signal to the frequency axis signal of the second segment and sequentially convert the Nth segment overlapping with the second segment at a predetermined level to the frequency axis signal before the transformation.

上記周波数変形部は、上記第1区間と相応する周波数軸信号を基に上記データの入力を実行した後、上記第2区間と相応する周波数軸信号を基に上記データの入力を順次実行し、上記第N区間と相応する周波数軸信号を基に上記データの入力を順次実行するのが望ましい。   The frequency transformation unit sequentially inputs the data based on the frequency axis signal corresponding to the second interval after executing the data input based on the frequency axis signal corresponding to the first interval, It is desirable to sequentially execute the data input based on the frequency axis signal corresponding to the Nth section.

上記時間軸逆変換部は、上記第1区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換した後、上記第2区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に順次逆変換し、上記第N区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に順次逆変換して相互間に重ね合わせることにより上記データを含むオーディオ信号を形成するのが望ましい。   The time axis inverse transform unit inversely transforms the modified frequency axis signal corresponding to the first section into a corresponding time axis signal, and then converts the modified frequency axis signal corresponding to the second section to the corresponding time axis signal. The audio signal including the data is sequentially converted into a time axis signal, and the transformed frequency axis signal corresponding to the Nth section is sequentially converted into a corresponding time axis signal and overlapped with each other. It is desirable to form.

上記目的を達成するための本発明の一実施例による音響通信対象のデータ送信装置は、オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部、上記周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定し、電力大きさ成分の予定されたレベルへの到達有無を含む帯域選定基準に沿って、上記集合区間のうち音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選択部、上記データの入力のための周波数帯域が選定される場合は、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形部、及び上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部を含む。   In order to achieve the above object, a data transmission apparatus for acoustic communication according to an embodiment of the present invention includes a frequency axis conversion unit for converting a time axis signal for an audio signal into a frequency axis signal, based on the frequency axis signal. For setting the set section of the set frequency range and inputting the data for acoustic communication in the set section in accordance with the band selection criteria including whether or not the power magnitude component reaches the planned level A frequency band selecting unit for selecting a frequency band; when a frequency band for inputting the data is selected, a target frequency corresponding to the frequency band for inputting the data is modified according to the format of the data. And a time axis inverse transform unit for inversely transforming the transformed frequency axis signal into a corresponding time axis signal to form an audio signal including the data Including.

上記音響通信対象のデータ送信装置は、上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信出力部を更に含むのが望ましい。   The data transmission apparatus targeted for acoustic communication preferably further includes a transmission output unit for transmitting an audio signal including the data in an audible frequency band.

上記音響通信対象のデータ送信装置は、上記データの入力のための区間が選定されない場合は、上記オーディオ信号が、既設定された時間間隔で経過することによって入力される時間軸信号を対象に上記データを入力するための区間を選定する時間領域選択部を更に含むのが望ましい。   When the data transmission device targeted for acoustic communication does not select a section for the input of the data, the audio signal is targeted for a time axis signal that is input as a result of the lapse of a preset time interval. It is desirable to further include a time domain selection unit that selects a section for inputting data.

上記集合区間は少なくとも一つ以上の周波数集合で、上記周波数集合は、連続する周波数係数を有する周波数らの集合であるか、非連続する周波数係数を有する周波数らの集合であることが望ましい。   Preferably, the set section is at least one frequency set, and the frequency set is a set of frequencies having continuous frequency coefficients or a set of frequencies having non-continuous frequency coefficients.

上記非連続する周波数係数を有する周波数らの集合は、予定されたレベルに既設定された周波数成分にフィルタリングされる周波数らの集合であることが望ましい。   The set of frequencies having non-continuous frequency coefficients is preferably a set of frequencies that are filtered to a frequency component that has been set to a predetermined level.

上記周波数帯域選択部は、上記少なくとも一つ以上の周波数集合のうち予定されたレベル以上の高周波数である周波数集合を優先順位に設定して上記帯域選定基準への充足有無を判別するか、上記少なくとも一つ以上の周波数集合のうち各周波数集合に対して上記帯域選定基準への充足有無を判別するのが望ましい。   The frequency band selection unit determines whether or not the band selection criterion is satisfied by setting, as a priority, a frequency set that is a high frequency equal to or higher than a predetermined level among the at least one frequency set, or It is desirable to determine whether or not the band selection criterion is satisfied for each frequency set among at least one frequency set.

上記周波数帯域選択部は、上記集合区間のうち各周波数集合に対する総電力大きさを算出し、算出結果を基に上記帯域選定基準を充足する周波数集合を判別して上記データを入力するための周波数帯域を選定するのが望ましい。   The frequency band selection unit calculates a total power magnitude for each frequency set in the set section, determines a frequency set satisfying the band selection criterion based on the calculation result, and inputs the data It is desirable to select a band.

上記周波数帯域選択部は、上記集合区間のうち個々の周波数に対する電力大きさを算出し、算出結果を基に上記帯域選定基準を充足する少なくとも一つ以上の周波数を判別した後、上記少なくとも一つ以上の周波数を上記データを入力するための周波数帯域として選定するのが望ましい。   The frequency band selection unit calculates a power magnitude for each frequency in the set section, determines at least one frequency satisfying the band selection criterion based on a calculation result, and then determines the at least one frequency. It is desirable to select the above frequency as a frequency band for inputting the data.

上記目的を達成するための本発明の一実施例による音響通信対象のデータ受信装置は、データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するための同期化部、上記同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち上記データを含む時間領域を選択するための時間領域選択部、上記データを含む時間領域に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部、及び上記周波数軸信号から上記データの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出部を含む。   In order to achieve the above object, an audio communication target data receiving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a synchronization unit for receiving an audio signal including data and performing synchronization through matched filtering, and the synchronization A time domain selection unit for selecting a time domain including the data among time domains for the converted audio signal, a frequency axis conversion unit for converting a time axis signal for the time domain including the data into a frequency axis signal, and After selecting a frequency band for extracting the data from the frequency axis signal, a data extraction unit for extracting the data in accordance with a preset data extraction process is included.

上記音響通信対象のデータ受信装置は、上記データと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行部を更に含むのが望ましい。
上記時間領域選択部は、上記データを含むオーディオ信号から上記同期化を実行する同期化データを抽出した後、上記同期化データの挿入位置を判別して上記データを含む時間領域を選択するのが望ましい。
It is desirable that the data receiving apparatus for acoustic communication further includes a program execution unit for executing an application program corresponding to the data.
The time domain selection unit extracts the synchronization data for performing the synchronization from the audio signal including the data, and then determines the insertion position of the synchronization data and selects the time domain including the data. desirable.

上記同期化データは、上記データを含む時間領域の開始フレーム別に位置するか、上記開始フレームを少なくとも二つ以上にグループ化したものに相応して位置するのが望ましい。   The synchronization data is preferably located for each start frame in the time domain including the data, or according to a grouping of the start frames into at least two.

上記時間領域選択部は、上記データを含む時間領域に関する案内情報の提供を別途受けて上記データを含む時間領域を判別するのが望ましい。   Preferably, the time domain selection unit separately receives guidance information related to the time domain including the data and determines the time domain including the data.

上記時間領域選択部は、上記データを含むオーディオ信号の提供を受けた通信チャンネルを介して上記案内情報の提供を受けるか、上記通信チャンネルとは異なる通信チャンネルを介して上記案内情報の提供を受けるのが望ましい。   The time domain selector receives the guidance information through a communication channel that has received an audio signal including the data, or receives the guidance information through a communication channel different from the communication channel. Is desirable.

上記データ抽出部は、上記データを含むオーディオ信号から上記同期化を実行する同期化データを抽出した後、上記同期化データの挿入位置を判別して上記データの抽出のための周波数帯域を選択するのが望ましい。   The data extraction unit extracts the synchronization data for performing the synchronization from the audio signal including the data, determines the insertion position of the synchronization data, and selects a frequency band for extracting the data. Is desirable.

上記データ抽出部は、上記データの抽出のための案内情報の提供を別途受けて上記データを含む周波数帯域を判別するのが望ましい。   Preferably, the data extraction unit separately receives guidance information for extracting the data and determines a frequency band including the data.

上記データ抽出部は、上記周波数軸信号をなす多数の対象周波数に対する位相を判別して、既設定された位相である場合は、該当周波数帯域を上記データの抽出のための周波数帯域として選定するのが望ましい。   The data extraction unit discriminates phases for a number of target frequencies forming the frequency axis signal, and if the phase is a preset phase, selects the corresponding frequency band as a frequency band for extracting the data. Is desirable.

上記目的を達成するための本発明の一実施例による可聴周波数帯域でのデータ送受信方法は、オーディオ信号に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力段階、上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で出力するための送信段階、上記データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行する同期化段階、及び既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出段階を含む。   In order to achieve the above object, a method for transmitting and receiving data in an audible frequency band according to an embodiment of the present invention includes a data input step for inputting audio communication target data into an audio signal, and an audio signal including the data as an audio frequency A transmission stage for outputting in a band, a synchronization stage for receiving an audio signal including the data and performing synchronization through matched filtering, and data for extracting the data according to preset data extraction processing Includes an extraction stage.

上記可聴周波数帯域でのデータ送受信方法は、上記データと相応する応用プログラムを実行するデータ実行段階を更に含むのが望ましい。   Preferably, the data transmission / reception method in the audible frequency band further includes a data execution step of executing an application program corresponding to the data.

上記データ入力段階は、上記オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階、上記周波数軸信号を基に上記データを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選定段階、上記データを入力するための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形段階、及び上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成する逆変換段階を含むのが望ましい。   The data input step includes a frequency axis conversion step for converting a time axis signal for the audio signal into a frequency axis signal, and a frequency band selection step for selecting a frequency band for inputting the data based on the frequency axis signal. The frequency transformation stage for transforming the target frequency corresponding to the frequency band for inputting the data according to the format of the data, and the transformed frequency axis signal is inversely converted to the corresponding time axis signal. It is desirable to include an inverse transformation step that forms an audio signal containing the data.

上記目的を達成するための本発明の一実施例による音響通信対象のデータ送信方法は、オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階、上記周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定し、電力大きさ成分の予定されたレベルへの到達有無を含む帯域選定基準に沿って、上記集合区間のうち音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選択段階、上記データの入力のための周波数帯域が選定される場合は、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形段階、及び上記変形後の周波数軸信号を上記変形後の時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換段階を含む。   According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a method of transmitting data for acoustic communication includes a frequency axis conversion step for converting a time axis signal for an audio signal into a frequency axis signal, and based on the frequency axis signal. For setting the set section of the set frequency range and inputting the data for acoustic communication in the set section in accordance with the band selection criteria including whether or not the power magnitude component reaches the planned level A frequency band selecting step for selecting a frequency band; when a frequency band for inputting the data is selected, a target frequency corresponding to the frequency band for inputting the data is modified according to the format of the data. And a time for inversely transforming the transformed frequency axis signal into the transformed time axis signal to form an audio signal including the data. Including the inverse transform stage.

上記音響通信対象のデータ送信方法は、上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信出力段階を更に含むのが望ましい。   Preferably, the data transmission method for acoustic communication further includes a transmission output step for transmitting an audio signal including the data in an audible frequency band.

上記音響通信対象のデータ送信方法は、上記データの入力のための周波数帯域が選定されなかった場合は、上記オーディオ信号が、既設定された時間間隔で経過することによって入力される時間軸信号を対象に上記データを入力するための区間を選定する時間領域選択段階を更に含むのが望ましい。   In the data transmission method of the acoustic communication target, when a frequency band for inputting the data is not selected, a time axis signal input when the audio signal elapses at a preset time interval is used. It is desirable to further include a time domain selection step of selecting a section for inputting the data to the object.

上記目的を達成するための本発明の一実施例による音響通信対象のデータ受信方法は、データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するための同期化段階、上記同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち上記データを含む時間領域を選択するための時間領域選択段階、上記データを含む時間領域に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階、及び上記周波数軸信号から上記データの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出段階を含む。   In order to achieve the above object, a method for receiving data of an acoustic communication object according to an embodiment of the present invention includes a synchronization step for receiving an audio signal including data and performing synchronization through matched filtering, and the synchronization A time domain selection stage for selecting a time domain including the data among time domains for the converted audio signal, a frequency axis conversion stage for converting a time axis signal for the time domain including the data into a frequency axis signal, and After selecting a frequency band for extracting the data from the frequency axis signal, a data extraction step for extracting the data in accordance with a preset data extraction process is included.

上記音響通信対象のデータ受信方法は、上記データと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行段階を更に含むのが望ましい。   Preferably, the method for receiving data for acoustic communication further includes a program execution stage for executing an application program corresponding to the data.

従って、本発明は、オーディオ信号に伝達しようとするデータを追加入力した上で可聴周波数帯域で送出することによって、可聴周波数帯域で音響通信対象のデータをオーディオ信号にロードして効率的に受信側へ伝達できるという利点がある。   Therefore, according to the present invention, data to be transmitted to an audio signal is additionally input and transmitted in an audible frequency band, so that the data to be acoustically communicated is loaded into the audio signal in the audible frequency band and efficiently received on the receiving side. There is an advantage that can be transmitted to.

また、本発明は、可聴周波数帯域という特殊性を勘案して、オーディオ信号にデータを入力することによって発生し得るノイズなどを人間には認知できない水準へ最小化することが可能なばかりか、オーディオ信号の周波数帯域にデータを入力し検出するにあたって発生し得るエラーを最小化することができるという利点がある。   In addition, in consideration of the peculiarity of the audible frequency band, the present invention can minimize noise that can be generated by inputting data into an audio signal to a level that cannot be recognized by humans. There is an advantage that an error that may occur when data is input and detected in the frequency band of the signal can be minimized.

そして、送信側でデータをオーディオ信号に入力したり受信側でオーディオ信号からデータを検出するための機能を強化することにより、音響通信が可能なオーディオ信号を更に拡張して音響通信の活性化に大きく寄与することができるという利点がある。   Then, by enhancing the functions for inputting data to the audio signal on the transmission side and detecting data from the audio signal on the reception side, the audio signal capable of acoustic communication is further expanded to activate acoustic communication. There is an advantage that it can contribute greatly.

本発明の一実施例による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムに対する構成図である。1 is a configuration diagram for a data transmission / reception system in an audible frequency band according to an embodiment of the present invention; FIG. 図1におけるデータ入力部の実行過程を一実施例として示した図である。It is the figure which showed the execution process of the data input part in FIG. 1 as one Example. 図1におけるデータ入力部を通した一定区間別の周波数軸変換乃至時間軸逆変換過程を示した図である。It is the figure which showed the frequency-axis conversion or time-axis reverse conversion process according to the fixed area through the data input part in FIG. 図1における受信部の実行過程を一実施例として示した図である。It is the figure which showed the execution process of the receiving part in FIG. 1 as one Example. 図1における可聴周波数帯域でのデータ送受信システムの動作過程を示したフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an operation process of a data transmission / reception system in an audible frequency band in FIG. 1. 本発明の一実施例による音響通信対象のデータ送信装置の構成図である。It is a block diagram of the data transmission apparatus of the acoustic communication object by one Example of this invention. 図6における音響通信対象のデータ送信装置の動作過程を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operation | movement process of the data transmission apparatus of the acoustic communication object in FIG. 本発明の一実施例による音響通信対象のデータ受信装置の構成図である。It is a block diagram of the data receiver of acoustic communication object by one Example of this invention. 図8における音響通信対象のデータ受信装置の動作過程を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operation | movement process of the data receiver of acoustic communication object in FIG.

以下、添付図面を参照しながら、本発明による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムの望ましい実施例をより詳しく説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a data transmission / reception system in an audible frequency band according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の一実施例による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムに対する構成図である。図1に単に例として示したように、可聴周波数帯域でのデータ送受信システムは、オーディオ信号の一部区間に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力部100、データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信部200、及びデータを含むオーディオ信号を受信した後、整合フィルタによる整合フィルタリングを通した同期化を実行し、同期化を通して選定されるデータ入力区間を対象にして既設定されたデータ抽出プロセシングに従って入力されたデータを抽出するための受信部300を含む。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a data transmission / reception system in an audible frequency band according to an embodiment of the present invention. As shown merely as an example in FIG. 1, a data transmission / reception system in an audible frequency band is an audio signal including a data input unit 100 for inputting data to be acoustically communicated in a partial section of the audio signal. After receiving the transmission unit 200 for transmitting in the frequency band and the audio signal including the data, the synchronization through the matched filtering by the matched filter is executed, and the data input section selected through the synchronization is targeted. A receiving unit 300 for extracting input data according to the set data extraction processing is included.

ここで、データ入力部100は、送信部200と統合型で具現されるか、又は送信部200と分離型で具現されることができる。例えば、統合型で具現される場合は、ラジオ放送を通してデータを含むオーディオ信号を送出しようとする構成を具現する状況に適し、分離型で具現される場合は、車両内のオーディオシステムを通してデータを含むオーディオ信号が保存された保存媒体を再生しようとする構成を具現する状況に適する。   Here, the data input unit 100 may be implemented as an integrated type with the transmitting unit 200 or as a separated type from the transmitting unit 200. For example, when implemented in an integrated type, it is suitable for situations where an audio signal including data is transmitted through radio broadcasting, and when implemented in a separated type, data is included through an audio system in the vehicle. This is suitable for a situation where a configuration for reproducing a storage medium storing an audio signal is implemented.

図2は、図1におけるデータ入力部100の実行過程を一実施例として示した図である。図2に単に例として示したように、データ入力部100は、オーディオ信号に対する時間軸信号をMCLT(Modified Complex Lapped Transform)などのような変換ツールを用いて周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部110、変換した周波数軸信号を基に音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定した後、データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数に対しMCLTの結果として出てきた変換係数大きさ及び位相に相応する値を再入力することによってデータを入力するための周波数変形部120、及び変形後の周波数軸信号を再度時間軸信号に逆変換してデータを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部130を含む。   FIG. 2 is a diagram illustrating an execution process of the data input unit 100 in FIG. 1 as an example. As merely shown as an example in FIG. 2, the data input unit 100 is a frequency axis for converting a time axis signal for an audio signal into a frequency axis signal using a conversion tool such as MCLT (Modified Complex Lapped Transform). After selecting a frequency band for inputting data for acoustic communication based on the converted frequency axis signal, the conversion unit 110 is output as a result of MCLT for a target frequency corresponding to the frequency band for data input. The frequency transformation unit 120 for inputting data by re-inputting values corresponding to the magnitude and phase of the transform coefficient, and an audio signal including data by inversely transforming the transformed frequency axis signal into a time axis signal again Includes a time-axis inverse transform unit 130 for forming.

以後、送信部200を通してデータを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出する。   Thereafter, an audio signal including data is transmitted through the transmission unit 200 in an audible frequency band.

また、周波数変形部120は、受信部300にてオーディオ信号に含まれるデータを容易に検出できるようにするための同期化用データを追加的に入力するのが望ましい。   Further, it is desirable that the frequency transformation unit 120 additionally inputs synchronization data for enabling the reception unit 300 to easily detect data included in the audio signal.

周波数変形部120は、該当対象周波数に対する変換係数大きさ及び位相を変更してデータを入力し、変換係数(即ち、MCLTによる場合は、MCLT変換係数)位相を変更する方法としては、M−ary PSK方法が適用され得、その他にも当業者の観点から多様な方案が適用され得る。   The frequency transformation unit 120 changes the transform coefficient magnitude and phase for the target frequency, inputs data, and changes the transform coefficient (that is, MCLT transform coefficient in the case of MCLT) phase as M-ary. The PSK method can be applied, and various other methods can be applied from the viewpoint of those skilled in the art.

例えば、Binary PSKは、「0」を伝送しようとするならば位相を「0」に、「1」を伝送しようとするならば位相を「π」に変更してデータを区分するようにすることができる。   For example, in the binary PSK, the phase is changed to “0” when transmitting “0”, and the phase is changed to “π” when transmitting “1”. Can do.

データ入力部100は、元々のオーディオ信号のうちデータを入力するための一部周波数区間を選定し(例えば、データの伝送に適した電力大きさなどを利用して選定可能)、入力するためのデータのOFDM信号を、上記で選定した一部周波数区間での対象周波数らの電力大きさで形成される周波数信号境界を基準として変換係数大きさを再調節することによって、オーディオ信号の歪曲を予定されたレベル以下に減らすことが望ましい。   The data input unit 100 selects a partial frequency section for inputting data from the original audio signal (for example, can be selected by using a power level suitable for data transmission) and inputs the selected frequency section. The audio signal is scheduled to be distorted by re-adjusting the transform coefficient size with reference to the frequency signal boundary formed by the power magnitude of the target frequency in the selected frequency section selected above. It is desirable to reduce it below the specified level.

また、変換係数大きさは、人間の心理音響をモデルとして既設定されたマスキング閾値(Masking Threshold)を限界値として調節され、このようなマスキング閾値とは、同値よりも大きさが小さい信号は人間の耳には聞こえないという意味である。これにより、変換係数大きさがマスキング閾値よりも小さい場合は、マスキング閾値まで信号の大きさを大きくすることによって、人間の耳にはノイズが聞こえないようにしながらも、音響通信性能はより優秀に具現できる。   In addition, the transform coefficient size is adjusted with a masking threshold value (Masking Threshold) that has been set using human psychoacoustics as a model, and this masking threshold value is a signal that is smaller than the same value. It means that you cannot hear it. As a result, when the transform coefficient size is smaller than the masking threshold, the signal size is increased to the masking threshold so that noise is not heard by the human ear, but the acoustic communication performance is more excellent. Can be implemented.

図3は、図1におけるデータ入力部100を通した一定区間別の周波数軸変換乃至時間軸逆変換過程を示した図である。図3に単に例として示したように、データ入力部100は、オーディオ信号を一定区間別に区分して入力を受け変換を順次実行する。例えば、一番目に入ってくる長さ2Mの入力信号に対する変換を処理した後、二番目に入ってくる入力信号も2Mだけ進行した信号の提供を受けるのではなく、Mだけ進行した入力信号の提供を受けて相互間の信号を重ねた後、合わせる過程を実行して変換上のエラーを減らすことができる。   FIG. 3 is a diagram illustrating a frequency axis transformation or time axis inverse transformation process for each predetermined section through the data input unit 100 in FIG. As merely shown as an example in FIG. 3, the data input unit 100 divides the audio signal into predetermined intervals and receives inputs to sequentially execute conversion. For example, after processing the conversion for the first input signal having a length of 2M, the second input signal is not provided with a signal that has advanced by 2M. After being provided and superimposing signals between each other, a matching process can be performed to reduce conversion errors.

具体的に、データ入力部100のうちの周波数軸変換部110は、オーディオ信号に対して、変形前の時間軸信号のうち第1区間を上記変形前の周波数軸信号に変換した後、上記第1区間と予定されたレベルで重なる第2区間を上記変形前の周波数軸信号に順次変換し、上記第2区間と予定されたレベルで重なる第N区間を上記変形前の周波数軸信号に順次変換する。   Specifically, the frequency axis conversion unit 110 of the data input unit 100 converts the first section of the time axis signal before the transformation into the frequency axis signal before the transformation with respect to the audio signal, and then A second section that overlaps with one section at a predetermined level is sequentially converted into the frequency axis signal before the transformation, and an Nth section that overlaps with the second section at a predetermined level is sequentially converted into the frequency axis signal before the transformation. To do.

以後の過程で、周波数変形部120は、第1区間と相応する周波数軸信号を基にデータの入力を実行した後、第2区間と相応する周波数軸信号を基にデータの入力を順次実行し、第N区間と相応する周波数軸信号を基にデータの入力を順次実行する。   In a subsequent process, the frequency transformation unit 120 performs data input based on the frequency axis signal corresponding to the first interval, and then sequentially executes data input based on the frequency axis signal corresponding to the second interval. The data input is sequentially executed based on the frequency axis signal corresponding to the Nth section.

そして、時間軸逆変換部130は、第1区間と相応する変形後の周波数軸信号を変形後の時間軸信号に逆変換した後、第2区間と相応する変形後の周波数軸信号を変形後の時間軸信号に順次逆変換し、第N区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を変形後の時間軸信号に順次逆変換して相互間に重ね合わせることによって、データを含むオーディオ信号を形成する。   Then, the time axis inverse transform unit 130 inversely transforms the transformed frequency axis signal corresponding to the first section into the transformed time axis signal, and then transforms the transformed frequency axis signal corresponding to the second section. Audio signals including data are sequentially converted back to time axis signals, and the transformed frequency axis signals corresponding to the Nth section are sequentially inverted to the transformed time axis signals and superimposed on each other. Form.

図4は、図1における受信部300の実行過程を一実施例として示した図である。図4に単に例として示したように、音響通信を実行する受信部300は、送信部200からデータを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するための同期化部310、データを含むオーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部320、及び同期化の結果を基にデータの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシング(例えば、MCLT方式で変換する場合、MCLT変換係数の位相を判別して該当データを確認する)に従ってデータを抽出するためのデータ抽出部330を含む。   FIG. 4 is a diagram illustrating an execution process of the reception unit 300 in FIG. 1 as an example. As merely shown as an example in FIG. 4, the receiving unit 300 that performs acoustic communication receives an audio signal including data from the transmitting unit 200 and performs synchronization through matched filtering. The frequency axis conversion unit 320 for converting the time axis signal with respect to the audio signal including data into the frequency axis signal, and the frequency band for data extraction based on the result of the synchronization are selected and set in advance. A data extraction unit 330 is included for extracting data according to data extraction processing (for example, in the case of conversion using the MCLT method, the phase of the MCLT conversion coefficient is determined and the corresponding data is confirmed).

また、受信部300は、データと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行部を更に含むのが望ましい。   The receiving unit 300 may further include a program execution unit for executing an application program corresponding to the data.

図5は、図1における可聴周波数帯域でのデータ送受信システムの動作過程を示したフローチャートである。図5に単に例として示したように、可聴周波数帯域でのデータ送受信方法は、オーディオ信号の入力を受け、時間軸信号を周波数軸信号に変換して音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定するよう進行される(S1及びS3)。   FIG. 5 is a flowchart showing an operation process of the data transmission / reception system in the audible frequency band in FIG. As merely shown as an example in FIG. 5, the data transmission / reception method in the audible frequency band receives an audio signal, converts a time axis signal into a frequency axis signal, and inputs data for acoustic communication. The process proceeds to select a band (S1 and S3).

以後、データ入力のための周波数帯域に相応する対象周波数をデータの形式に応じて該当対象周波数の変換係数大きさ及び位相を変更してデータの入力を実行する(S5)。   Thereafter, data input is executed by changing the conversion coefficient magnitude and phase of the target frequency corresponding to the frequency band for data input according to the data format (S5).

上記S5を通して形成されるデータを含むオーディオ信号は、送信部200へ伝達され、送信部200を介して可聴周波数帯域で送出される(S7及びS9)。   The audio signal including the data formed through S5 is transmitted to the transmission unit 200, and is transmitted in the audible frequency band through the transmission unit 200 (S7 and S9).

よって、受信部300は、マイクなどの構成を通して可聴周波数帯域のデータを含むオーディオ信号を受信した後、同期化を実行する(S11及びS13)。   Therefore, the receiving unit 300 performs synchronization after receiving an audio signal including audible frequency band data through a configuration such as a microphone (S11 and S13).

以後、同期化結果を基にデータが入力された区間を判別した後、該当区間から位相などに対する判別を通して入力されたデータを抽出する(S15)。   Thereafter, after determining a section in which data is input based on the synchronization result, the input data is extracted from the corresponding section through determination on a phase or the like (S15).

そして、抽出したデータを活用するための応用プログラムを起動する(S17)。   Then, an application program for utilizing the extracted data is activated (S17).

以下、他の一実施例による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムの望ましい実施例をより詳しく説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a data transmission / reception system in an audible frequency band according to another embodiment will be described in more detail.

可聴周波数帯域でのデータ送受信システムは、オーディオ信号の一部区間に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力部、データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信部、及びデータを含むオーディオ信号を受信した後、整合フィルタによる整合フィルタリングを通した同期化を実行し、同期化を通して選定されるデータ入力区間を対象にして既設定されたデータ抽出プロセシングに従って入力されたデータを抽出するための受信部を含む。   A data transmission / reception system in an audible frequency band includes a data input unit for inputting audio communication target data in a partial section of an audio signal, a transmission unit for transmitting an audio signal including data in an audible frequency band, and data After receiving the audio signal containing the data, perform synchronization through matched filtering by the matched filter, and extract the input data according to the preset data extraction processing for the data input section selected through synchronization Including a receiving unit.

ここで、データ入力部は、送信部と統合型で具現されるか、又は送信部と分離型で具現されることができる。例えば、統合型で具現される場合は、ラジオ放送を通してデータを含むオーディオ信号を送出しようとする構成を具現する状況に適し、分離型で具現される場合は、車両内のオーディオシステムを通してデータを含むオーディオ信号が保存された保存媒体を再生しようとする構成を具現する状況に適する。   Here, the data input unit may be implemented in an integrated manner with the transmitting unit, or may be implemented in a separated type with the transmitting unit. For example, when implemented in an integrated type, it is suitable for situations where an audio signal including data is transmitted through radio broadcasting, and when implemented in a separated type, data is included through an audio system in the vehicle. This is suitable for a situation where a configuration for reproducing a storage medium storing an audio signal is implemented.

図6は、本発明の他の一実施例による音響通信対象のデータ送信装置の構成図である。図6に単に例として示したように、音響通信対象のデータ送信装置は、オーディオ信号に対する時間軸信号をMCLT、DFT、DCTなどのような多様な変換ツールを利用して周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部420、周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定した後、設定した集合区間の電力大きさ成分が予定されたレベル以上に到達するか否かなどのような帯域選定基準に沿って、音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選択部430、上記帯域選定基準を満たす周波数帯域が存在する場合は、該当周波数帯域に相応する対象周波数をデータの形式に応じて変形するための周波数変形部440、及び変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換してデータを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部450を含む。   FIG. 6 is a block diagram of a data transmission apparatus targeted for acoustic communication according to another embodiment of the present invention. As merely shown as an example in FIG. 6, the data transmission apparatus targeted for acoustic communication converts a time axis signal for an audio signal into a frequency axis signal using various conversion tools such as MCLT, DFT, DCT, and the like. Frequency axis conversion unit 420 for setting, after setting a set section of a preset frequency range based on the frequency axis signal, whether or not the power magnitude component of the set set section reaches a predetermined level or more If there is a frequency band that satisfies the above band selection criteria, a frequency band selection unit 430 that selects a frequency band for inputting data for acoustic communication in accordance with the band selection criteria such as A frequency transformation unit 440 for transforming the target frequency to be transformed according to the data format, and the transformed frequency axis signal into the corresponding time axis signal by inverse transformation. Including the time axis inverse transform part 450 for forming the audio signal.

更に、音響通信対象のデータ送信装置は、データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で受信装置に送出するための送信出力部460を更に含むのが望ましい。   Furthermore, the data transmission device targeted for acoustic communication preferably further includes a transmission output unit 460 for transmitting an audio signal including data to the reception device in an audible frequency band.

一方、音響通信対象のデータ送信装置は、オーディオ信号に対する時間軸信号の各区間における電力大きさ成分を判別してデータを入力するのに適当なレベルに該当する区間を時間領域で判別するための時間領域選択部410を更に含むことができる。   On the other hand, the data transmission apparatus for acoustic communication is for determining a power level component in each section of a time axis signal with respect to an audio signal and determining a section corresponding to an appropriate level for inputting data in the time domain. A time domain selection unit 410 may be further included.

時間領域選択部410は、周波数軸変換部420を通してオーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換する以前に備えられてデータ入力のための区間を先ず選定することが望ましい構成であるが、周波数帯域選択部430を通して上記での帯域選定基準に符合する周波数帯域が存在しない場合は、オーディオ信号が既設定された時間間隔で経過した後に新しく入力される時間軸信号に対してデータを入力するための区間を再判別するように具現することも可能である。   The time domain selection unit 410 is preferably provided before the time axis signal for the audio signal is converted into the frequency axis signal through the frequency axis conversion unit 420 and is preferably configured to first select a section for data input. When there is no frequency band that matches the band selection criteria described above through the band selection unit 430, data is input to a time axis signal that is newly input after the audio signal has passed at a preset time interval. It is also possible to implement so as to re-determine the interval.

時間領域選択部410が、帯域選定基準に符合する周波数帯域が存在しないことから、時間領域で再判別するように具現される場合は、再度周波数軸変換及び周波数帯域の選択が追加で実行される。   Since there is no frequency band that matches the band selection criteria, when the time domain selection unit 410 is implemented to re-discriminate in the time domain, frequency axis transformation and frequency band selection are additionally performed again. .

ここで、集合区間とは、少なくとも一つ以上の周波数集合のことを言い、連続的に羅列される周波数係数を有する周波数ら、又は非連続的に羅列される周波数係数を有する周波数らのことである。   Here, the set section refers to at least one frequency set, such as frequencies having frequency coefficients that are continuously listed or frequencies having frequency coefficients that are discontinuously listed. is there.

また、非連続的に羅列される周波数係数を有する周波数らは、既設定された所定の周波数成分が予定されたレベル以上である場合に該当する周波数を集めたものである。   In addition, the frequencies having frequency coefficients that are discontinuously arranged are a collection of frequencies corresponding to a case where a predetermined frequency component that is set is equal to or higher than a predetermined level.

周波数帯域選択部430は、集合区間が第1周波数集合、第2周波数集合及び第N周波数集合からなる場合は、データを挿入する時に可能な高周波で実行することが音質低下が少ないことから、第1周波数集合、第2周波数集合及び第N周波数集合のうち相対的に高周波である周波数集合を優先的に設定して帯域選定基準への充足有無を判別する。   When the set section is composed of the first frequency set, the second frequency set, and the Nth frequency set, the frequency band selection unit 430 performs the operation at a high frequency that is possible when data is inserted. Among the first frequency set, the second frequency set, and the Nth frequency set, a frequency set having a relatively high frequency is preferentially set to determine whether or not the band selection criterion is satisfied.

また、周波数帯域選択部430は、第1周波数集合、第2周波数集合及び第N周波数集合のうち各周波数集合に対する総電力大きさを算出し、このような算出結果を基に帯域選定基準への充足有無を判別してデータの入力のための周波数帯域を選択でき、他には、第1周波数集合、第2周波数集合及び第N周波数集合を含むそれぞれの周波数に対する電力大きさを算出し、このような算出結果を基に帯域選定基準を充足する少なくとも一つ以上の周波数を判別し、判別した少なくとも一つ以上の周波数をデータを分散入力するための周波数帯域として選定することも可能である。   Further, the frequency band selection unit 430 calculates the total power magnitude for each frequency set among the first frequency set, the second frequency set, and the Nth frequency set, and based on such calculation results, It is possible to select the frequency band for data input by determining whether or not it is satisfactory, and in addition, calculate the power magnitude for each frequency including the first frequency set, the second frequency set, and the Nth frequency set, It is also possible to discriminate at least one or more frequencies that satisfy the band selection criteria based on such calculation results, and to select the discriminated at least one or more frequencies as a frequency band for distributed input of data.

周波数変形部440は、選定した一部周波数区間での対象周波数の電力大きさで形成される周波数信号境界を基準として変換係数大きさを再調節することによって、オーディオ信号に対する歪曲を予定されたレベル以下に減らすことが望ましい。   The frequency transformation unit 440 re-adjusts the transform coefficient magnitude with reference to the frequency signal boundary formed by the power magnitude of the target frequency in the selected partial frequency section, thereby distorting the audio signal at a predetermined level. It is desirable to reduce it to the following.

また、変換係数大きさを調節するとは、人間の心理音響をモデルとして既設定されたマスキング閾値(Masking Threshold)を限界値として調節することである。変換係数大きさがマスキング閾値よりも小さい場合は、マスキング閾値まで信号の大きさを大きくして、人間の耳にはノイズが聞こえないようにしながらも、音響通信性能はより優秀に具現できる。   Further, adjusting the magnitude of the conversion coefficient means adjusting the masking threshold (Masking Threshold), which has been set using human psychoacoustics as a model, as a limit value. When the transform coefficient size is smaller than the masking threshold value, the acoustic communication performance can be realized more excellently while increasing the signal size up to the masking threshold value so that the human ear does not hear noise.

図7は、図6における音響通信対象のデータ送信装置の動作過程を示したフローチャートである。図7に単に例として示したように、音響通信対象のデータ送信方法は、オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するよう進行される(S501及びS503)。   FIG. 7 is a flowchart showing an operation process of the data transmission apparatus targeted for acoustic communication in FIG. As shown merely as an example in FIG. 7, the data transmission method for acoustic communication proceeds to convert a time axis signal for an audio signal into a frequency axis signal (S501 and S503).

以後、周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定し、電力大きさ成分が予定されたレベル以上であるか否かなどに対する帯域選定基準に符合する音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数選択段階が実行される(S505及びS507)。   After that, set the set section of the frequency range that has been set based on the frequency axis signal, and set the data for acoustic communication that meets the band selection criteria such as whether or not the power magnitude component is higher than the planned level. A frequency selection step of selecting a frequency band for input is executed (S505 and S507).

上記S507で、集合区間の全てで帯域選定基準を充足する周波数集合が存在しない場合は、オーディオ信号の時間経過による次の時間帯の時間軸信号の入力を受け、これを対象に帯域選定基準に符合するか否かを再判別する(S509)。   If there is no frequency set that satisfies the band selection criteria in all the set sections in the above S507, the time axis signal of the next time zone as the audio signal has elapsed is received and used as the band selection criteria. It is determined again whether or not they match (S509).

上記S507で、集合区間の全てで帯域選定基準を充足する周波数集合が存在する場合は、該当周波数集合をデータ入力のための周波数帯域として設定した後、データ入力のための周波数帯域に相応する対象周波数をデータの形式に応じて変形する過程を実行する(S511及びS513)。   If there is a frequency set that satisfies the band selection criteria in all of the set sections in S507, the frequency set for the data input is set after the corresponding frequency set is set as a frequency band for data input, and the target corresponding to the frequency band for data input A process of transforming the frequency according to the data format is executed (S511 and S513).

以後、変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換してデータを含むオーディオ信号を形成し、可聴周波数帯域で送出する(S515及びS517)。   Thereafter, the transformed frequency axis signal is inversely converted into a corresponding time axis signal to form an audio signal including data, and transmitted in an audible frequency band (S515 and S517).

図8は、本発明の一実施例による音響通信対象のデータ受信装置の構成図である。図8に単に例として示したように、送信装置からデータを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行する同期化部610、同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち、データを含む時間領域を選択するための時間領域選択部620、データを含む時間領域に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部630、周波数軸信号からデータの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシングに従ってデータを抽出するためのデータ抽出部640、及びデータと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行部650を含む。   FIG. 8 is a block diagram of a data receiving apparatus targeted for acoustic communication according to an embodiment of the present invention. As merely shown as an example in FIG. 8, a synchronization unit 610 that receives an audio signal including data from a transmission device and performs synchronization through matched filtering, data in the time domain for the synchronized audio signal A time domain selection unit 620 for selecting a time domain including a frequency axis conversion unit 630 for converting a time axis signal for the time domain including data into a frequency axis signal, and a frequency for extracting data from the frequency axis signal After the band is selected, a data extraction unit 640 for extracting data in accordance with preset data extraction processing and a program execution unit 650 for executing an application program corresponding to the data are included.

時間領域選択部620は、同期化データの挿入位置を判別してデータを含む時間領域を選択するか、データを含む時間領域に関する案内情報の提供を別途に受けてデータを含む時間領域を判別することが可能である。   The time region selection unit 620 determines the insertion position of the synchronization data and selects a time region including data, or separately receives guidance information related to the time region including data and determines the time region including data. It is possible.

また、上記既設定されたデータ抽出プロセシングは、周波数軸信号をなす多数の対象周波数に対する位相を判別して、事前に設定された位相(例えば、BPSKを使用する場合、位相が「0」または「π」と検出されれば、データが挿入されている可能性が高く、逆に位相が「0」または「π」と検出されなければ、データが挿入される可能性が低くなる)である場合は、該当周波数帯域をデータ抽出のための周波数帯域として選定することをはじめ、多様な方式を具備する。   Further, the preset data extraction processing determines the phases for a number of target frequencies forming the frequency axis signal, and the phase is set to “0” or “0” when using a preset phase (for example, using BPSK). If “π” is detected, there is a high possibility that data is inserted. Conversely, if the phase is not detected as “0” or “π”, the possibility that data is inserted is low). Includes various methods including selecting a corresponding frequency band as a frequency band for data extraction.

図9は、図8における音響通信対象のデータ受信装置の動作過程を示したフローチャートである。図9に単に例として示したように、音響通信対象のデータ受信方法は、データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するよう進行される(S710及びS713)。   FIG. 9 is a flowchart showing an operation process of the data receiving apparatus targeted for acoustic communication in FIG. As illustrated by way of example only in FIG. 9, the method of receiving data for acoustic communication proceeds to receive an audio signal containing data and perform synchronization through matched filtering (S710 and S713).

以後、同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち、データを含む可能性が高い時間領域を選択し(S715)、選択した時間領域に対する周波数軸変換を実行する(S717)。   Thereafter, a time domain that is highly likely to contain data is selected from the time domain for the synchronized audio signal (S715), and frequency axis transformation is performed on the selected time domain (S717).

周波数軸信号からデータの抽出のための周波数帯域を選定した後(S719)、既設定された位相などを判別してデータを抽出する(S721)。   After selecting a frequency band for data extraction from the frequency axis signal (S719), the data is extracted by discriminating a preset phase and the like (S721).

以後、抽出したデータと相応する応用プログラムを起動してデータを出力する(S723)。   Thereafter, an application program corresponding to the extracted data is activated to output the data (S723).

以上、本発明の望ましい実施例を参照しながら説明したが、該当技術分野における熟練した当業者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明の多様な修正及び変更が可能であることを理解できるであろう。   Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will recognize that the present invention is within the scope of the spirit and scope of the present invention described in the claims. It will be understood that various modifications and changes are possible.

本発明は、オーディオ信号に伝達しようとするデータを追加入力した上で可聴周波数帯域で送出することによって、可聴周波数帯域で音響通信を具現するためのものであることから、市販又は営業の可能性が充分であるばかりか、現実的に明白に実施可能な程度のものであるため、産業上の利用可能性のある発明である。 Since the present invention is for implementing acoustic communication in the audible frequency band by additionally inputting data to be transmitted to the audio signal and transmitting it in the audible frequency band, the possibility of being commercially available or operating This is an invention that has industrial applicability because it is not only sufficient, but is practically apparently feasible.

Claims (23)

オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部;
上記周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定し、電力大きさ成分の予定されたレベルへの到達有無を含む帯域選定基準に沿って、上記集合区間のうち音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選択部;
上記データの入力のための周波数帯域が選定される場合は、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形部;及び
上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部;を含むことを特徴とする音響通信対象のデータ送信装置。
A frequency axis converter for converting a time axis signal to an audio signal into a frequency axis signal;
Set a set section of the preset frequency range based on the frequency axis signal, and in accordance with the band selection criteria including whether or not the power magnitude component reaches a predetermined level, the target of acoustic communication in the set section A frequency band selection unit for selecting a frequency band for inputting the data of;
When a frequency band for inputting the data is selected, a frequency changing unit for changing a target frequency corresponding to the frequency band for inputting the data according to the format of the data; and after the changing A time axis inverse transform unit for inversely transforming the frequency axis signal to a corresponding time axis signal to form an audio signal including the data.
上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信出力部を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の音響通信対象のデータ送信装置。 The data transmission apparatus for acoustic communication according to claim 1 , further comprising a transmission output unit for transmitting an audio signal including the data in an audible frequency band. 上記データの入力のための区間が選定されない場合は、上記オーディオ信号が既設定された時間間隔で経過することによって入力される時間軸信号を対象に上記データを入力するための区間を選定する時間領域選択部を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の音響通信対象のデータ送信装置。 When a section for inputting the data is not selected, a time for selecting a section for inputting the data with respect to a time axis signal input when the audio signal elapses at a preset time interval. The data transmission apparatus for acoustic communication according to claim 1 , further comprising an area selection unit. 上記集合区間は、
少なくとも一つ以上の周波数集合で、上記周波数集合は、連続する周波数係数を有する周波数らの集合であるか、非連続する周波数係数を有する周波数らの集合であることを特徴とする請求項1に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
The set interval is
In at least one or more frequency sets, said frequency set is either a set of frequency et al having successive frequency coefficients, that to claim 1, wherein the set of frequency et al having a non-contiguous frequency coefficients The data transmission apparatus of the acoustic communication object of description.
上記非連続する周波数係数を有する周波数らの集合は、
既設定された周波数成分が予定されたレベル以上の周波数の集合であることを特徴とする請求項4に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
A set of frequencies having the non-continuous frequency coefficient is
The data transmission apparatus for acoustic communication according to claim 4 , wherein the preset frequency component is a set of frequencies equal to or higher than a predetermined level .
上記周波数帯域選択部は、
上記少なくとも一つ以上の周波数集合のうち予定されたレベル以上の高周波数である周波数集合を優先順位に設定して上記帯域選定基準への充足有無を判別するか、上記少なくとも一つ以上の周波数集合のうち各周波数集合に対して上記帯域選定基準への充足有無を判別することを特徴とする請求項4に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
The frequency band selector is
Among the at least one or more frequency sets, a frequency set that is a high frequency equal to or higher than a predetermined level is set as a priority order to determine whether or not the band selection criterion is satisfied, or the at least one or more frequency sets The data transmission device for acoustic communication according to claim 4 , wherein whether or not the band selection criterion is satisfied is determined for each frequency set.
上記周波数帯域選択部は、
上記集合区間のうち各周波数集合に対する総電力大きさを算出し、算出結果を基に上記帯域選定基準を充足する周波数集合を判別して上記データの入力のための周波数帯域を選定することを特徴とする請求項1に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
The frequency band selector is
Calculating a total power magnitude for each frequency set in the set section, determining a frequency set satisfying the band selection criteria based on the calculation result, and selecting a frequency band for inputting the data; The data transmission device for acoustic communication according to claim 1 .
上記周波数帯域選択部は、
上記集合区間のうち個々の周波数に対する電力大きさを算出し、算出結果を基に上記帯域選定基準を充足する少なくとも一つ以上の周波数を判別した後、上記少なくとも一つ以上の周波数を上記データを入力するための周波数帯域として選定することを特徴とする請求項1に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
The frequency band selector is
After calculating the power magnitude for each frequency in the set section and determining at least one frequency satisfying the band selection criteria based on the calculation result, the at least one frequency is used as the data. The data transmission device for acoustic communication according to claim 1 , wherein the data transmission device is selected as a frequency band for input.
上記オーディオ信号に対する上記時間軸信号の各区間における電力大きさ成分を判別して上記データを入力するのに適当なレベルに該当する区間を時間領域で判別するための時間領域選択部を更に備え、A time domain selecting unit for discriminating a power magnitude component in each section of the time axis signal with respect to the audio signal and determining a section corresponding to an appropriate level for inputting the data in the time domain;
前記周波数軸変換部は、上記時間領域選択部によりデータを入力するのに適当なレベルに該当すると判別された区間の上記時間軸信号を上記周波数軸信号に変換することを特徴とする請求項1に記載の音響通信対象のデータ送信装置。  2. The frequency axis conversion unit converts the time axis signal of a section determined to correspond to an appropriate level for inputting data by the time domain selection unit to the frequency axis signal. The data transmission apparatus of the acoustic communication object described in 1.
上記周波数変形部は、  The frequency transformation part is
上記データの形式に応じて上記対象周波数の変換係数大きさ及び位相に相応する値を再入力して上記データの入力を実行することを特徴とする請求項1に記載の音響通信対象のデータ送信装置。  The data transmission for acoustic communication according to claim 1, wherein the data input is executed by re-inputting values corresponding to the transform coefficient magnitude and phase of the target frequency according to the format of the data. apparatus.
上記周波数変形部は、  The frequency transformation part is
上記変形前の上記対象周波数に対する電力大きさで形成される周波数信号境界を基準に上記対象周波数の変換係数大きさを再調節して上記オーディオ信号に対する歪曲を予定されたレベル以下に維持することを特徴とする請求項10に記載の音響通信対象のデータ送信装置。  Re-adjusting the transform coefficient magnitude of the target frequency based on the frequency signal boundary formed by the power magnitude for the target frequency before the deformation to maintain the distortion of the audio signal below a predetermined level. The data transmission device for acoustic communication according to claim 10, wherein:
上記周波数変形部は、  The frequency transformation part is
上記対象周波数の変換係数大きさを、人間の心理音響モデルに基づいて既保存されたマスキング閾値(Masking Threshold)を限界として再調節することを特徴とする請求項11に記載の音響通信対象のデータ送信装置。  The acoustic communication target data according to claim 11, wherein the conversion coefficient magnitude of the target frequency is readjusted based on a human psychoacoustic model with a masking threshold stored in advance as a limit. Transmitter device.
データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するための同期化部;
上記同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち上記データを含む時間領域を選択するための時間領域選択部;
上記データを含む時間領域に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部;及び
上記周波数軸信号から上記データの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出部;を含み、
上記データ抽出部は、
上記周波数軸信号をなす多数の対象周波数に対する位相を判別して、既設定された位相である場合は、該当周波数帯域を上記データの抽出のための周波数帯域として選定することを特徴とする音響通信対象のデータ受信装置。
A synchronization unit for receiving an audio signal including data and performing synchronization through matched filtering;
A time domain selection unit for selecting a time domain including the data from the time domain for the synchronized audio signal;
A frequency axis conversion unit for converting a time axis signal for a time domain including the data into a frequency axis signal; and selecting a frequency band for extracting the data from the frequency axis signal, and then setting a data extraction already set data extraction unit for extracting the data according to processing; only contains,
The data extraction unit
An acoustic communication characterized by determining phases for a number of target frequencies forming the frequency axis signal and selecting the corresponding frequency band as a frequency band for extracting the data if the phase is a preset phase Target data receiving device.
上記データと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行部を更に含むことを特徴とする請求項13に記載の音響通信対象のデータ受信装置。 14. The data receiving apparatus for acoustic communication according to claim 13 , further comprising a program execution unit for executing an application program corresponding to the data. 上記時間領域選択部は、
上記データを含むオーディオ信号から上記同期化を実行する同期化データを抽出した後、上記同期化データの挿入位置を判別して上記データを含む時間領域を選択することを特徴とする請求項13に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
The time domain selector is
After extracting the synchronization data to perform the synchronization from the audio signal including the data, to claim 13, characterized in that to determine the insertion position of the synchronization data to select a time region including the data The data receiving apparatus for acoustic communication described.
上記同期化データは、
上記データを含む時間領域の開始フレーム別に位置するか、上記開始フレームを少なくとも二つ以上にグループ化したものに相応して位置することを特徴とする請求項15に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
The synchronized data is
[ 16] The data reception of the acoustic communication object according to claim 15 , wherein the data reception is positioned according to a start frame of the time domain including the data or according to a group of the start frames grouped into at least two or more. apparatus.
上記時間領域選択部は、
上記データを含む時間領域に関する案内情報の提供を別途受けて上記データを含む時間領域を判別することを特徴とする請求項13に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
The time domain selector is
14. The data receiving apparatus for acoustic communication according to claim 13 , wherein guidance information relating to the time domain including the data is separately provided to determine the time domain including the data.
上記時間領域選択部は、
上記データを含むオーディオ信号の提供を受けた通信チャンネルを介して上記案内情報の提供を受けるか、上記通信チャンネルとは異なる通信チャンネルを介して上記案内情報の提供を受けることを特徴とする請求項17に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
The time domain selector is
Claims, characterized in that to receive the provision of the guide information via different communication channels with either the communication channel receiving provision of the guide information via the communication channel that received the offer of an audio signal including the data 17. A data receiving device for acoustic communication according to 17 .
オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階;
上記周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定し、電力大きさ成分の予定されたレベルへの到達有無を含む帯域選定基準に沿って、上記集合区間のうち音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選択段階;
上記データの入力のための周波数帯域が選定される場合は、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形段階;及び
上記変形後の周波数軸信号を上記変形後の時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換段階;を含む音響通信対象のデータ送信方法。
A frequency axis conversion step for converting a time axis signal to an audio signal into a frequency axis signal;
Set a set section of the preset frequency range based on the frequency axis signal, and in accordance with the band selection criteria including whether or not the power magnitude component reaches a predetermined level, the target of acoustic communication in the set section A frequency band selection step of selecting a frequency band for inputting the data of;
When a frequency band for inputting the data is selected, a frequency changing step for changing the target frequency corresponding to the frequency band for inputting the data according to the format of the data; and after the changing A time axis inverse transform step for inversely transforming the frequency axis signal of the above into a time axis signal after the transformation to form an audio signal including the data.
上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信出力段階を更に含むことを特徴とする請求項19に記載の音響通信対象のデータ送信方法。 The data transmission method of claim 19 , further comprising a transmission output step for transmitting an audio signal including the data in an audible frequency band. 上記データの入力のための周波数帯域が選定されなかった場合は、上記オーディオ信号が既設定された時間間隔で経過することによって入力される時間軸信号を対象に上記データを入力するための区間を選定する時間領域選択段階を更に含むことを特徴とする請求項19に記載の音響通信対象のデータ送信方法。 When a frequency band for inputting the data is not selected, a section for inputting the data for a time axis signal input when the audio signal elapses at a preset time interval is set. The method of claim 19 , further comprising a time domain selection step of selecting. データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するための同期化段階;
上記同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち上記データを含む時間領域を選択するための時間領域選択段階;
上記データを含む時間領域に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階;及び
上記周波数軸信号から上記データの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出段階;を含み、
上記データ抽出段階は、
上記周波数軸信号をなす多数の対象周波数に対する位相を判別して、既設定された位相である場合は、該当周波数帯域を上記データの抽出のための周波数帯域として選定することを特徴とする音響通信対象のデータ受信方法。
A synchronization stage for receiving an audio signal containing data and performing synchronization through matched filtering;
A time domain selection step for selecting a time domain including the data from the time domain for the synchronized audio signal;
A frequency axis conversion step for converting a time axis signal for the time domain including the data into a frequency axis signal; and selecting a frequency band for extracting the data from the frequency axis signal, and then setting a data extraction already set data extraction step to extract the data according to processing; only contains,
The data extraction stage
An acoustic communication characterized by determining phases for a number of target frequencies forming the frequency axis signal and selecting the corresponding frequency band as a frequency band for extracting the data if the phase is a preset phase Target data reception method.
上記データと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行段階を更に含むことを特徴とする請求項22に記載の音響通信対象のデータ受信方法。 The method for receiving data of an acoustic communication object according to claim 22 , further comprising a program execution step for executing an application program corresponding to the data.
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